反應濺射AlN 薄膜的動(dòng)態(tài)特性
氮化鋁(AlN) 薄膜受到廣泛的關(guān)注,是由于其具有很多優(yōu)異的物理和化學(xué)性能。例如它具有高化學(xué)和熱穩定性、高硬度(大約2 ×103kgf·mm-2) 、高熱導率(320W·(mK)-1) 、高電阻率、寬禁帶(612eV) 、低熱膨脹系數( 4ppm·K- 1 ) 和高聲表面波傳播速度(5167km·s-1) 等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)良的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)性質(zhì),使AlN 薄膜在電子、光電以及聲表面波等領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用前景。
由于反應磁控濺射可以采用金屬Al靶材和N2制備AlN化合物薄膜,避免了制備高純AlN 化合物靶的繁難,因而得到廣泛的應用。然而,反應氣體流量和其他過(guò)程參數之間的關(guān)系是非線(xiàn)性的,通常會(huì )出現遲滯現象。反應濺射的靜態(tài)遲滯特點(diǎn)可以根據經(jīng)典的Berg 模型得到合理的解釋。最近,作者已經(jīng)對反應濺射AlN 薄膜的靜態(tài)特性進(jìn)行了詳細研究 。
為了能增強對該過(guò)程的深入理解,需要建立一反應濺射的動(dòng)態(tài)模型來(lái)研究反應濺射過(guò)程隨時(shí)間變化的特性,同時(shí)利用該模型也可以節省設計反饋控制系統的時(shí)間并能提供有價(jià)值的輸入參數。本文的目標是建立一動(dòng)態(tài)模型來(lái)研究反應濺射AlN 薄膜的動(dòng)態(tài)特性。在Berg 模型的基礎上,已經(jīng)有一些作者考察了反應濺射的動(dòng)態(tài)行為。但是,這些模型都沒(méi)有考慮二次電子發(fā)射系數的影響,也不能考察放電電壓這個(gè)參數的變化。本文在Berg 模型基礎上考慮了二次電子發(fā)射系數影響并包含了放電電壓方程建立了反應濺射動(dòng)態(tài)模型,利用該模型考察了當反應氣體流量發(fā)生突變時(shí),反應濺射AlN 薄膜的動(dòng)態(tài)特性。
建立了反應濺射的動(dòng)態(tài)模型來(lái)研究濺射AlN 薄膜的動(dòng)態(tài)特性。模型考慮了二次電子發(fā)射系數的變化并且包括了放電電壓參數。模型清楚地表明了,反應濺射制備AlN 薄膜當氮流量發(fā)生突變時(shí)氮分壓、靶表面組成、放電電壓的動(dòng)態(tài)特性。無(wú)論是金屬模式過(guò)渡到化合物模式還是化合物模式過(guò)渡到金屬模式,過(guò)程都表現了明顯的記憶效果。通過(guò)比較放電電壓的計算值和實(shí)驗值可以看出,模擬和實(shí)驗基本一致,說(shuō)明模型能夠很好地描繪反應濺射制備AlN 的動(dòng)態(tài)過(guò)程。
